DE1234469B

DE1234469B - Entlastetes Ventil

Info

Publication number: DE1234469B
Application number: DEB58951A
Authority: DE
Inventors: Robert Louis Cramer
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1959-09-21
Filing date: 1960-08-12
Publication date: 1967-02-16

Description

Entlastetes Ventil Die Erfindung bezieht sich auf entlastete Ventile, insbesondere zur Benutzung in Drucksteuereinrichtungen, für die Regelung des durchströmenden Mediums unter sich ändernden Einlaßdruckbedingungen.
Es sind bereits Ventile mit oberer und unterer Entlastungsmembran bekannt, bei denen der Ventilkörper aus einem hohlen Gummikörper mit metallischem Kein besteht und die beiden Entlastungsmembranen flanschartig an den Gummikörper anschließen.
Ferner sind seitlich frei bewegliche, plattenförmige Ventile aus Blech, insbesondere für Gaspreßpumpen, bekannt, bei denen der Verschlußteil am Gehäuse geradlinig geführt ist.
Es ist auch bereits bekannt, bei einem biegsamen Rohr, das an Stelle einer Stopfbüchse verwendet wird, den mittleren Teil des Hebels gabelartig auszuführen und in einem gabelartigen Teil des festen Körpers zu lagern, so daßdie Drehachse des Hebels etwa in der Mitte des biegsamen Rohres liegt.
Schließlich ist auch ein entlastetes Magnetventil bekannt, bei dem ein durch Abdichtmittel abgedichteter und mit dem Magnetanker verbundener Entlastungskolben verwendet wird, der aus einer Manschettenaufla(re, einer Manschette, einer Gegenscheibe und der Befestiggungsmutter besteht.
Das Ventil nach der Erfindung soll beispielsweise in Höhenatmungsgeräten verwendet werden, bei denen Sauerstoff in die Atemmaske nach Bedarf, d. h. im natürlichen Atmungszyklus des Benutzers des Gerätes, z. B. des Flugzeugführers, eingespeist wird. Atmet der Flugzeugführer ein, bewirkt die in der Maske erzeugte Saugwirkung über eine Meinbran- und Gelenkverbindung das Öffnen des Ventils, das die Zufuhr von Sauerstoff aus einer Speisequelle in die Maske steuert. Atmet der Flugzeugführer anschließend aus, schließt der sich dabei ergebende überdruck in der Maske in ähnlicher Weise das Speiseventil.
Da ein Teil der Arbeit, die in einer solchen Einrichtung von den an der Atmung beteiligten Muskeln des das Gerät Benutzenden geleistet wird, zur Verschiebung der Teile des Ventilmechanismus verwendet werden muß, ist es unerläßlich, daß alle passiven Widerstände, #d. h. die Trägheit und die Reibung, soweit wie möglich verringert werden und damit der Ventilmechanismus gegenüber Druckschwankungen innerhalb der Maske, die durch die natürlicheAtmung des das Gerät Benutzenden hervorgerufen werden, möglichst empfindlich wird.
Andererseits ist es im Gegensatz zu der vorerwähnten Forderung, insbesondere in bezug auf eine verringerte Reibung, auch notwendig, daß alle Teile des Ventilmechanismus einen dichten Gasabschluß ergeben, wo dies erforderlich ist. Femer müssen die Verschiebungen des Ventils glatt und zuverlässig erfolgen, da ein Verklemmen lebensgefährlich sein kann.
Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein entlastetes Ventil der bezeichneten Art zu schaffen, welches sich durch eine besonders große Betriebssicherheit, nämlich Empfindlichkeit gegen Druckschwankungen, Dichtigkeit und verklemmungsfreies Funktionieren, auszeichnet.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit einem entlasteten Ventil gelöst, bei dem der Verschlußteil in an sich bekannter Weise mit einem Entlastungskolben verbunden ist, wobei der Druck auf den einander abgekehrten Seiten des Verschlußteils und des Entlastungskolbens durch einen Kanal ausgeglichen ist, bei dem der Ventilstößel, der den Entlastungskolben und den Verschlußteil verbindet, eine Ausnehmung aufweist, in die in an sich bekannter Weise ein schwenkbarer Hebel zum Betätigen des Ventils lose eingreift, bei dem der Entlastungskolben in an sich bekannter Weise als Manschettenkolben ausgebildet ist, und bei dem der Verschlußteil radiales Spiel gegen die Gehäuseinnenwand besitzt und durch eine Schließfeder belastet sowie elastisch nach-,giebig geführt wird.
D C Z, Vorzugsweise ist dabei zwischen Ventilstößel und Verschlußteil eine kugelbewegliche, kraftschlüssige Verbindung vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Ventil weist den Vorteil auf, daß zu seiner Betätigung sehr geringe Kräfte erforderlich sind, weil es einmal vollständig von Drücken auf beiden Seiten im Zufluß und im Abfluß entlastet ist und weil der Verschlußteil und der Entlastungskolben in entsprechender Weise geführt sind. Ferner wird beim erfindungsgemäßen Ventil der wesentliche Vorteil erreicht, daß der Hauptverschlußteil keine Längsführung benötigt, die Anlaß zu Reibungen geben kann, insbesondere auf Grund der kreisförmigen Bewegung der Kugel, mit der der Hebel an dem Verbindungsteil zwischen Kolben und Verschlußteil angreift. Die Kugel beschreibt eine Kreisbahn; der Verschlußteil muß deshalb kleine radiale Bewegungen ausführen. Auf die geradlinige Führung des Verschlußteiles am Gehäuse, die Anlaß zu Reibungen geben könnte, kann verzichtet werden, weil der Verschlußteil durch die Schließfeder geführt ist.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung erläutert. Die Zeichnung zeigt in der einzigen Figur eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Ventils.
Ein Gehäuse 10 der Drucksteuervorrichtung bildet einen Einlaß 12 für das eintretende Strömungsmittel und steht in unmittelbarer Verbindung mit einer Ventilschließkammer 14. Am rechten Ende der Ventilschließkammer 14 ist für einen Ventilsitz 16 ein Verschlußteil 18 vorgesehen, der gegen diesen Ventilsitz durch eine Schließfeder 20 vorgespannt ist.
In dem Gehäuse 10 ist ferner eine Bohrung 22 vorgesehen, die direkt mit der Ventilschließkammer 14 verbunden ist. Ein nachgiebiger Entlastungskolben 24 ist -leitend in der Bohrung 22 angeordnet. Das eine Ende des Ventilstößels 26 ist mit dem Entlastungskolben 24 verbunden, und das andere Ende ist in einer Ausnehmung 28 des Verschlußteiles 18 so angeordnet, daß eine sich selbst ausrichtende Verbindung entsteht. Das eine Ende eines schwenkbaren Hebels 30 greift in eine Ausnehmung 32 des Ventilstößels 26 ebenfalls sich selbst ausrichtend ein, und das andere Ende ist an den nicht dargestellten Betätigungsmechanismus des Drucksteuerventils gelegt.
Der elastische Entlastungskolben 24 unterteilt die Bohrung 22 in zwei Kammern, und zwar die Ventilöffnungskammer 34 und die Kolbenkammer 36. Die Ventilschließkammer 14 und die Ventilöffnungskammer 34 stehen über einen Kanal 38 in unmittelbarer Verbindung. Ein im Gehäuse 10 vorgesehener Auslaß 40 ist unmittelbar an die Kolbenkammer 36 antgeschlossen.
Der nachgiebige Entlastungskolben 24 ist becherförmig ausgebildet und stellt eine Dichtlippe in der Bohrun- 22 dar. Beim Ansteiaen des Strömunas-C el C mitteldruckes in der Ventilöffnungskammer 34 kommt eine größere Fläche des Entlastungskolbens 24 mit der Bohrun- 22 in Berührung. Die vergrößerte Berührungsfläche des Entlastungskolbens 24 mit der Bohrung 22 ergibt eine verstärkte Abdichtung Der nachgiebige Entlastungskolben 24 ergibt in Verbindung mit der Selbstausrichtung des Verschlußteiles 18 und des Ventilstößels 26 einen gleichmäßigen Sitz des Verschlußteiles 18 am Sitz 16 und verhindert ein Verkanten des Entlastungskolbens 24 in der Bohrung 22.
Z, Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn der Entlastungskolben aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten und mit selbstschmierenden Eigenschaften hergestellt wird. Vorzugsweise wird ein Material mit Eigenschaften wie Polytetrafluoräthylen verwendet. Erhöht sich die Abdichtkraft auf den Entlastungskolben24 gegen die Bohrung 22, so ergibt sich keine unzulässige Zunahme der Reibung.
Beim Betrieb des abgeglichenen Ventils gemäß der Erfindung kann ein Strömungsmittel bei verschiedenen Drücken durch den Einlaß 12 eintreten und in die Schließkammer 14 fließen. Durch den Kanal 38 strömt das Strömun-Smittel in die Ventilöffnungskammer 34. Der Durchmesser der Bohrung 22 und der effektive Durchmesser des Verschlußteiles 18 sind vorzugsweise gleich groß, so daß das Ventil bei allen Drücken entlastet und der Verschlußteil 18 auf den Ventilsitz 16 durch die Schließfeder 20 vorgespannt ist. Das nicht dargestellte Betätigungsglied der Drucksteuervorrichtung bewegt den schwenkbaren Hebel 30 und den zugeordneten Ventilstößel 26, wodurch der Verschlußteil 18 von seinem Sitz abgehoben wird und die erforderliche Strömungsmittelmenge an dem Ventilsitz 16 vorbeiströmen und in die Kolbenkammer 36 und zum Auslaß 40 gelangen kann.
Die nichtaxiale, durch die Elastizität des nachz,i b 0 ebigen Entlastungskolbens 24 ermöglichte Bewe-"ung des Ventilstößels 26 wird durch die Selbstaus richtung der Verbindung zwischen Ventilstößel 26 und Verschlußteil 18 kompensiert. Infolgedessen wird ein gleichförmiger Sitz des Verschlußteiles 18 auf dem Ventilsitz 16 erreicht. Eine im wesentlichen axiale Bewegung des Ventilstößels 26 in der Bohrung 22 ergibt sich aus seiner beweglichen Verbindung mit dem schwenkbaren Hebel 30 in der Ausnehmung 32 des Ventilstößels 26.

Claims

Patentansprüche: 1. Entlastetes Ventil, z. B. für Höhenatem-P a räte, gekennzeichnet durch die Ver -einig,ung folgender Merkmale: a) der Verschlußteil ist in an sich bekannter Weise mit einem Entlastungskolben verbunden, wobei der Druck auf den einander ab-C, Crekehrten Seiten des Verschlußteiles (18) und des Entlastungskolbens (24) durch einen Kanal (38) ausgeglichen 1' ist; b) der Ventilstößel (26), der den Entlastungskolben und den Verschlußteil verbindet, weist eine Ausnehmung(32) auf, in die in an sich bekannter Weise ein schwenkbarer Hebel (30) zum Betätigen des Ventils lose eingreift; e) der Entlastungskolben (24) ist in an sich bekannter Weise als Manschettenkolben ausgebildet; d) der Verschlußteil (18) hat radiales Spiel gegen die Gehäuseinnenwand und wird durch ,eine Schließfeder (20) belastet und elastisch nachgiebig geführt. C C
2. Entlastetes Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilstößel (26) und Verschlußteil (18) eine kugelbewegliche kraftschlüssige Verbindung vorgesehen ist. C